Glauco Diniz Duarte – como funciona painel fotovoltaico

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, se tem uma coisa que a maioria dos brasileiros sonham, hoje, é instalar placas fotovoltaicas em seu telhado como forma de escapar do alto preço da energia elétrica no país (e que fica mais cara a cada ano).

Dos consumidores banhados por muito sol e energia solar em Goiânia, até aqueles situados na fria região Sul, uma coisa é certa: a tecnologia fotovoltaica pode levar energia e economia a todos.

Mas como funcionam essas placas e porque elas vêm se espalhando rapidamente entre os consumidores brasileiros? Onde comprar, como instalar e quantas delas preciso para minha casa ou empresa?

Este Guia irá responder, de uma vez por todas, as 7 principais dúvidas de quem pretende economizar na conta de luz com as placas fotovoltaicas.

#1 O Que São Placas Fotovoltaicas?

As placas fotovoltaicas são um dos principais equipamentos dos sistemas solares fotovoltaicos conectados à rede (On-Grid), tecnologia que há anos está se difundindo no mundo e que, desde 2012, já permitiu a milhares de brasileiros gerarem sua energia.

Esses sistemas são capazes de alimentar todo o consumo elétrico de uma casa ou empresa, pois, graças ao caráter modular e escalável das placas fotovoltaicas, eles podem (e são) dimensionados conforme a necessidade de cada cliente.

Ou seja, cada uma dessas placas (conhecidas de forma técnica como módulos fotovoltaicos) produz determinada quantidade de energia e, então, são conectadas juntas até alcançarem a quantidade necessária para alimentar o imóvel, formando o que chamamos de painel solar fotovoltaico.

A função das placas dentro do sistema é converter a luz do sol em energia elétrica (por isso que são popularmente conhecidas como placas solares), o que é feito por meio das células fotovoltaicas da qual são compostas.

Por precisarem estar expostas sob a luz do sol, as placas fotovoltaicas são a parte visível do sistema e logo chamam a atenção quando olhamos para o telhado.

A animação abaixo ilustra de forma fácil o funcionamento desses sistemas:

As placas comercializadas hoje em dia diferem na quantidade de células (podendo conter entre 36 a 72 delas) e no material do qual estas são feitos, sendo o silício o mais comum deles, porém em diferentes formas, como o monocristalino, policristalino, silício-amorfo, entre outros.

Visto a grande variedade existente no mercado nacional, é preciso que se conheça, ao menos, as informações básicas sobre a placa de energia solar para se escolher o modelo mais adequado à necessidade de cada projeto.

Qual é o tamanho de uma Placa Solar e Qual é seu Peso?

Os módulos fotovoltaicos mais utilizados no Brasil e no mundo possuem um conjunto de 60 ou 72 células fotovoltaicas, que produzem até 240 Watts e 335 Watts de potência elétrica cada, respectivamente. 

#2 Como Funcionam As Placas Fotovoltaicas?

Como já mencionado, a geração de energia elétrica é feita por meio de cada célula fotovoltaica dentro da placa solar, por esse motivo que, quanto mais células, maior a potência do módulo.

O processo que converte a luz do sol em energia elétrica é conhecido como efeito fotovoltaico, descoberto pelo físico francês Edmond Becquerel, em 1839.

Efeito Fotovoltaico

De forma simples, esse processo fotoelétrico acontece quando os fótons, que são partículas elementares da luz do sol, atingem a célula fotovoltaica e reagem com o material semicondutor da qual é composta, como o já mencionado silício.

Para fabricar uma célula, esse material primeiro é combinado com outros elementos de forma a alterar a sua estrutura química. Isso cria duas camadas distintas e opostas, uma com sobra de elétrons (negativa) e outra com falta destes (positiva).

Essas camadas, então, são colocadas juntas dentro da célula, com a negativa na parte de cima e a positiva na parte de baixo, e uma fina grade unindo as duas.

Quando os fótons atingem a célula, eles reagem com os átomos de silício e fazem com que os elétrons do lado negativo se desprendam.

Esses elétrons não conseguem passar diretamente para o lado positivo, e vice versa, devido a um campo elétrico que se cria nessa área de junção.

Assim, o único caminho para eles é através da fina grade que une as camadas, o que cria a corrente elétrica que chamamos de energia solar fotovoltaica.

Pelo vídeo abaixo é possível entender melhor esse processo:

Composição da Placa Fotovoltaica

Como podemos perceber, as células são o principal componente das placas solares fotovoltaicas, no entanto, vários outros deles compõem o módulo que vemos instalado nos telhados.

O conjunto de células dentro da placa é conectado em série através da passagem de uma faixa condutora ultrafina, tecida de cima para baixo por cada uma delas e, assim, criando um circuito.

Esse conjunto conectado de células fica cuidadosamente vedado entre duas tiras de películas encapsulantes, colocado, então, sobre um fundo protetor (backsheet), por onde as placas são conectadas em série por meio da caixa de junção.

Por cima, para proteger as células, é colocado um vidro temperado de 3.2 mm, altamente resistente, antiaderente e antirreflexivo que protege as células e, por fim, um quadro de alumínio emoldura a placa.

Garantia da Placa Solar Fotovoltaica

A maioria dos módulos fotovoltaicos de qualidade comercializados hoje no mercado possuem uma garantia de fabricação de 5 anos, podendo chegar a até 10 anos.

Porém, existe outro tipo de garantia oferecido pelas fabricantes, que é a garantia sobre a geração. Nesta, a empresa garante que a placa fotovoltaica continuará gerando até determinada quantidade da sua potência de fábrica.

As melhoras fabricantes garantem uma garantia de potência de 80% sobre a original pelo prazo de 25 anos! Ou seja, um módulo de 275 watt de potência original, deverá por garantia, estar gerando ao menos 80% dessa potência por, no mínimo, 25 anos.

Como boa parte das placas fotovoltaicas de qualidade ainda são comercializadas por fabricantes estrangeiras, na hora de adquirir um painel fotovoltaico é importante conferir se esta possui representação nacional.

#3 Por Que Utilizar Placas Fotovoltaicas?

A principal razão para se optar pela instalação das placas, e do sistema solar fotovoltaico como um todo, é a economia obtida na conta de luz.

Através das regras de geração distribuída criadas pelas Aneel (Agência Nacional de Energia Elétrica) em sua Resolução Normativa Nº 482, o consumidor que instala o sistema em sua casa ou empresa pode conectá-lo a rede elétrica local e passar a fazer parte do sistema de compensação de energia elétrica (créditos energéticos).

Como os sistemas geram energia somente durante o dia, a noite a energia consumida continua vindo da rede elétrica.

Porém, quem tem o sistema instalado pode fazer a troca desta energia por aquela gerada pelo sistema durante o dia e não consumida.

Assim, os clientes podem instalar um sistema que consiga gerar toda a energia consumida no mês e, dessa forma, deixar de pagar por esta a distribuidora, conseguindo uma redução na conta de luz de até 95%.

Outras vantagens do uso das placas fotovoltaicas como opção energética são os incentivos dados pelo governo para quem gera a energia, como isenção do PIS e CONFIS (nível federal) e ICMS (estadual) sobre a energia gerada.

No âmbito municipal, algumas cidades também concedem desconto sobre o IPTU para quem gera a própria energia através desse sistema, por ser uma opção sustentável e que utiliza uma fonte de energia limpa e renovável.

Por fim, as placas fotovoltaicas possuem uma manutenção periódica bem simples.

Como é a Manutenção da Placa Solar?

A manutenção dos módulos fotovoltaicos se restringe a nada mais do que a limpeza periódica da sua superfície de vidro, eliminando a poeira, poluição e excrementos de pássaros.

Além disso, é interessante fiscalizar, visualmente, se existem fissuras no vidro ou pontos falhos na estrutura metálica da placa de energia solar, os quais possam afetar a impermeabilidade do painel.

Para os outros equipamentos que compõem o sistema fotovoltaico, a sua manutenção já é um pouco mais complexa e exige profissionais capacitados na tecnologia.

Essa manutenção pode ser corretiva, quando é verificado uma falha na geração elétrica, seja pelo usuário ou pelo sistema de monitoramento, que gera um alerta de erro; ou preventiva, a qual é realizada periodicamente e visa garantir que o sistema esteja sempre em alta performance.

Em caso de avarias nos módulos fotovoltaicos, o único caminho a seguir é a substituição da placa.

Isso pode ocorrer por alguns motivos, como infiltração no interior do módulo, avaria (quebra ou trinca) no vidro superficial, queima dos contatos elétricos ou problemas com a esquadria metálica.

Esses, no entanto, são casos bem raros, visto que as placas são fabricadas com o maior nível de segurança para durarem a longa vida útil de geração das células, que pode superar os 25 anos.

#4 Como e Onde Comprar Placas Fotovoltaica?

Antes de abordar essa questão é importante lembrar que, embora possa-se comprar os módulos fotovoltaicos de forma avulsa, só eles não irão garantir a economia na conta de luz de uma casa ou empresa.

Como visto anteriormente em um dos vídeos desse artigo, as placas são apenas um dos equipamentos dos sistemas solares fotovoltaicos que permitem aos consumidores gerarem a própria energia elétrica, existe também o inversor, stringbox e demais componentes de sustentação e cabeamento.

Por isso, a melhor maneira para começar a produzir a energia através da luz do sol e economizar na conta de luz é procurar uma empresa especializada em energia solar, que irá vender e entregar o sistema já funcionando.

No entanto, caso o consumidor queira adquirir um kit de energia solar, este pode ser encontrado através de sites na internet, que costuma ser vendido em variações de “tamanho”, cada um com determinada quantidade de placas fotovoltaicas e inversor.

Porém, sem a presença de técnicos para dimensionar, projetar e instalar o sistema, este nem poderá ser conectado a rede elétrica para participar do sistema de créditos, pois a distribuidora exige a assinatura de profissionais capacitados.

#5 Como Importar Placas Fotovoltaica?

Por ser uma tecnologia relativamente recente, especialmente em nosso país, a grande maioria das placas fotovoltaicas de qualidade comercializadas aqui ainda são importadas, integral ou parcialmente.

Ou seja, algumas empresas atuam através de representação, exportando seus módulos e comercializando-os no Brasil, ou instalam linhas de montagem no país, exportando apenas as células e outros componentes.

Dessa forma, o custo dos módulos ao consumidor final acaba ficando ainda um pouco salgado, principal fator que faz com que essa tecnologia ainda não esteja ao alcance de todos os consumidores.

Isso leva a alguns deles, também, a pensar na possibilidade de importar diretamente as placas fotovoltaicas e demais equipamentos, comprando de sites estrangeiros e enviando através dos Correios ou empresas de courier.

Isso se torna totalmente inviável, entretanto, pois estamos falando de placas com até 2 metros de comprimento e peso de até 27 kg, o que gera um custo de transporte elevado.

#6 Como Fazer / Produzir / Montar Placas Fotovoltaicas?

A mesma questão do preço leva alguns consumidores, mais corajosos, a cogitar a fabricação caseira das placas solares, adquirindo as células fotovoltaicas através de sites estrangeiros e produzindo, eles mesmos, o módulo.

Visto a precariedade de recursos de segurança, entretanto, essa produção de energia solar caseira se torna altamente perigosa, tanto a pessoa, que pode sofrer graves choques elétricos, quanto a sua propriedade, que pode acabar danificada devido a curtos elétricos.

Além disso, como os equipamentos de um sistema fotovoltaico precisam conter a certificação INMETRO para poderem ser conectados à rede da distribuidora, mesmo que o consumidor consiga produzir a sua placa, ele não poderia usá-la para gerar seus créditos energéticos.

#7 Como Calcular o Número de Placas Fotovoltaicas Para o Meu Projeto?

Sabemos que uma placa solar utiliza a luz do sol para gerar energia elétrica, ou seja, quanto maior a disponibilidade da primeira, maior a quantidade da segunda.

Não somente isso, mas também a angulação do módulo em relação aos raios solares também interfere na produção de energia, assim como temperatura e outros fatores.

Assim, embora um módulo fotovoltaico possua determinada potência de geração de fábrica, esta é estipulada através de testes feitos em laboratório e com Condições Padrão de Teste (STC – Standard Test Condiions em inglês).

Ou seja, um painel de 275 W irá gerar essa potência em condições climáticas similares àquelas reproduzidas em laboratório.

Assim, para estimar a quantidade de placas solares necessárias em um projeto, não basta dividir o consumo elétrico do local pela potência do modelo de placa a ser instalado, todo um estudo dos fatores de geração locais deverá ser conduzido.

Esse, então, se torna mais um dos motivos para que o consumidor que deseja adquirir seu sistema fotovoltaico, o faça através de uma empresa especializada, obtendo o melhor projeto e assegurando um retorno seguro e rápido do investimento.

Qual a Área Que Preciso No telhado Para Instalar as Placas Solares?

Mais uma vez, não é possível estimar essa quantidade sem um estudo detalhado do projeto, porém, tomando como exemplo uma placa solar de 265 W de potência, com 60 células fotovoltaicas e 1,65 m² de área, podemos fazer as seguintes estimativas:

Área Ocupada pelas Placas Solares em uma Casa Pequena (4 Moradores)

Para uma residência com 04 pessoas e conta de luz de R$ 400,00, que consome cerca de 550 kWh/mês, em bandeira verde, uma área de 24 a 30 m² já é suficiente para abater o consumo elétrico mensal correspondente.

Para esse sistema, em média, utilizamos aproximadamente 14 módulos fotovoltaicos, totalizando 3,7 kWp (quilowatt-hora pico).

Área Ocupada pelas Placas Fotovoltaicas em uma Casa Média (5 Moradores)

No caso de uma residência com 5 pessoas consumindo, em média, 900 kWh/mês, em bandeira verde, a conta de luz é de R$ 600,00, aproximadamente.

Então, um sistema fotovoltaico de 6 kWp, com 23 painéis solares, é o ideal para a abater o consumo energético da família.

Em um telhado, esse sistema ocupa cerca de 40 m², em uma distribuição de 10 m x 4 m, por exemplo.

Área Ocupada pelas Placas Solares em uma Casa Média (6 Moradores)

E, por fim, se a residência tem 6 pessoas e uma conta de luz no valor de R$ 800,00, o consumo elétrico dessa família gira em torno de 1250 kWh/mês, também em bandeira verde.

Portanto, um sistema fotovoltaico conectado à rede, de 8,3 kWp e com 32 placas solares, já atende à necessidade do local, ocupando 55 m².